基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

基于四象限储能功率线性化模型的配电网协同优化

针对高渗透光伏可能引发配电网净负荷形态转变、电压越限和网损增加等问题,提出了一种考虑四象限储能功率线性化建模的主动配电网有功功率-无功功率协调优化策略。首先,分析主动配电网各类型调控资源的有功功率-无功功率调节能力和运行特性,特别是光伏和储能功率运行边界,基于此,提出四象限储能功率调节的线性化建模方法。然后,考虑储能功率容量约束和能量容量约束,构建配电网协同优化模型的目标函数和约束条件,并通过二阶锥松弛算法进行求解。最后,利用改进后的IEEE33节点系统验证所提方法的有效性和可行性。

基于背靠背变流器互联的多微网主动配电系统有功-无功鲁棒协同优化运行策略

为解决微网发用电不确定性及并网功率因数限制给多微网主动配电系统带来的运行调度难题,以基于背靠背变流器互联的多微网主动配电系统为研究对象,提出一种计及功率因数约束的有功-无功鲁棒协同优化运行策略。首先,计及并网功率因数约束影响,对基于背靠背变流器并网的微网有功-无功调节特性进行分析;其次,综合考虑微网发用电不确定性及并网功率因数约束,建立min-max-min结构的有功-无功鲁棒协同优化运行模型,并基于二阶锥松弛法将所建立模型转化为混合整数二阶锥规划问题;然后,为解决所提模型第二阶段max-min中含有0-1整数变量导致无法直接利用KKT条件转对偶求解的问题,提出基于双层列生成算法的求解方法,并给出相应的加速策略以保证算法的快速求解;最后,基于改进的含3微网IEEE-33节点系统对比仿真验证所提策略的有效性及优越性。仿真结果表明,所提策略能够在“最恶劣”运行场景下,通过协调系统有功无功出力,有效保障微网并网功率因数运行在要求范围之内,并实现多微网主动配电系统运行成本最优运行。

新能源配网发电功率自适应控制策略研究

配网发电功率控制技术在控制过程中没有考虑有功功率与无功功率的环境,导致输出功率波动较大。为此,提出光伏新能源并网接入的配网发电功率自适应控制策略。首先,通过研究光伏新能源并网接入的有功功率与无功功率的输出特点,完成配网的无功规划,在光伏阵列总功率的功率-电压(P-V)特性曲线中随机插入三个样本点。然后,利用二次插值算法,寻找出配网的最大功率点。最后,采用变换器-渐波器结合的自适应控制策略,实时跟踪最大功率点,完成配网发电功率的自适应控制。试验结果表明,所提策略的电流响应平滑、电流跟踪误差小、输出功率与平均输出功率波动小。控制后的发电系统平均输出功率比控制前增加了180 W左右,并且捕获效果更佳。该策略为配网发电功率的自适应控制提供解决方案。

无需检测负载有功电流的一种APF无源性控制方法

基于欧拉-拉格朗日(Euler Lagrange-EL)模型的有源电力滤波器(Active Power Filter-APF)无源性控制中将对负载谐波电流的跟踪转换为对系统电源电流的控制,降低了控制器的跟踪难度。针对已有的APF无源性控制文献在设计系统电源电流期望平衡点时需要提取负载有功电流,指出负载有功电流只是APF直流侧电压闭环的一个前馈信号,提出一种改进的无需检测负载有功电流的基于EL模型的APF无源性控制方法,在降低控制器算法复杂程度的同时去掉负载有功电流提取算法中数字低通滤波器(Low Pass Filter-LPF)带来的延时。仿真和实验证明了方法的有效性。

基于改进电压/频率正反馈的孤岛检测方法研究

孤岛检测是分布式发电系统并网运行时的一个重要问题。在电压相位突变检测方法、电压-有功正反馈检测方法和基于无功-频率下垂特性的正反馈无功扰动检测方法的基础上,结合三者的优势,提出了一种基于改进电压/频率正反馈的孤岛检测方法。该方法克服了采用单一电压相位突变检测方法在负载近似呈阻性和功率相匹配时失效的问题,不存在检测盲区,对系统电能质量影响较小,并通过Matlab软件仿真验证了该方法的正确性。

逆系统控制在STATCOM中的应用与研究

文章从电压型桥式STATCOM分相控制数学模型入手,建立了基于瞬时有功-无功功率整体控制的数学模型。利用逆系统控制理论,结合其数学模型,推导出STATCOM的一阶积分逆系统模型,搭建了STATCOM伪线性系统的整体控制框图。仿真结果表明,该控制策略可以很好的实现STATCOM的无功补偿功能,且具有较好的动态响应特性。